protonovy magnetometr, slaby signal

[Richard]

> ano, asi budeme muset zjednodušovat.. 

Na první pohled mi to zapojení sice také přišlo až moc komplikované, ovšem zjednodušit ho při zachování požadovaných vlastností by nejspíš nebylo úplně snadné. 


> včera se student stavil a pomocí měření napětí na 1R odporu jsme se přesněji podívali na ten zánik proudu. 
> měřeno 24-bit adc 51.2 kSa/s   PXIe-4303  
> při buzení P-MOSFET + relé je zánik velmi rychlý...  přidal jsem obrázek na konec  https://maglab.fel.cvut.cz/proton-mag---dalsi-pokusy/ 
> při tranzistorovém buzení ten proud  také překmitne do záporna a pak zaniká relativně dlouho, to asi způsobí nefázi precese a slabší signál.  

To je docela zásadní výsledek. Až budete ten dlouhý doběh zkracovat (viz dále), tak doporučuji si vykreslovat detailně i oblast malých proudů na jeho konci. Když se podaří to výrazně zkrátit, tak se pak možná bude hodit také rychlejší vzorkování, máte-li k dispozici. Ilustrativní by také mohlo být současně měřit i napětí mezi svorkami senzoru. 


> akorát nám zatím není jasné, proč tam ten překmit je, kde se na něj vezme energie..   vychází to na více než mohou dát kapacity mosfetů, nebo kapacita kabelu... 
> zjišťvali jsme kudy ten proud teče, naměřili jsme že ve spodní části jak přes Q4 tak asi Q3-Q6 (přes substrátové diode zřejmě), v horní části jsme měřili také, ale už bylo pozdě a výsledky jsou nejasné.. zopakujeme... 
> je to divné, protože ta smyčka v rámci které proud zaniká je na dps velmi malá.. 

Chápu to nějak takto (snad tam není moc věcných chyb):

Kdyby kolem senzoru nebyly žádné nežádoucí kapacity ani tlumící rezistor, tak po vypnutí buzení bude proud senzorem zhruba lineárně (když zanedbáme DC odpor senzoru) klesat až do nuly (a tam zůstane) tempem odpovídajícím napětí, které na senzoru udržují omezené ostatní součástky: 
- u obvodu s relé to je úbytek na proraženém zavřeném Q1 mínus napětí zdroje 
- u zapojení s tranzistory to odpovídá úbytku na proraženém zavřeném Q4 plus úbytku na substrátové diodě Q2 (dokud se neotevře)

Přítomnost (parazitních (a jako bonus i napěťově závislých)) kapacit víceméně paralelně k senzoru, znamená, že po vypnutí buzení se tyto kapacity nejprve nabíjí (tj. jen mírný pokles proudu senzorem), dokud rostoucí napětí na senzoru nezpůsobí proražení tranzistoru. Pak teprve následuje zhruba lineární (při zanedbání DC odporu senzoru) pokles proudu senzorem, dokud napětí na senzoru neklesne pod průrazné napětí tranzistoru, což nastane poblíž nulového proudu senzorem (resp. při nulovém proudu při absenci tlumícího rezistoru). Následují tlumené kmity a je-li tlumení podkritické, tak dojde k překmitu proudu senzorem do opačné polarity a pak zase ke změně hodnoty proudu směrem k nule. Přitom však opět může dojít k omezení tempa změny proudu (i ztrátového výkonu na tlumícím rezistoru), pokud napětí na senzoru dosáhne limitu (tentokrát opačné polarity a jiné hodnoty) daného ostatními součástkami: 
- u obvodu s relé to je úbytek na substrátové diodě Q1 plus napětí zdroje 
- u zapojení s tranzistory to odpovídá jen úbytku na substrátové diodě Q4 (a paralelně substrátové diodě Q3 v sérii s Q6) plus úbytku na otevřeném Q2, což je dohromady poměrně málo 

Pro co nejrychlejší závěr odbuzení senzoru tak jsou důležité co nejmenší kapacity Q3 a Q4 a vhodně zvolený tlumící rezistor. Doladit hodnotu R8 zhruba na kritické (či mírně nadkritické) tlumení, aby nedošlo k ( většímu než zanedbatelnému) překmitu proudu senzorem do opačné polarity, by nemuselo být tak složité, přičemž cílem je, aby doba, kdy proud senzorem vytváří pole řádově srovnatelné s měřeným zemským magnetickým polem, byla výrazně kratší než perioda precese ve výsledném poli, jinak se bude dopad na signál odhadovat poměrně pracně (přestože základní princip je asi jasný). 

Každopádně je to zajímavý problém na promýšlení a laborování (to se mi to povídá, když nemám zodpovědnost za výsledek projektu a laboruje někdo jiný :-) ). Myslím, že když se student těmito komplikacemi nenechá zdeptat, tak na tom může nasbírat dost zkušeností. 

R.

-------------------------------------------------------------------------------------------------
FreeMail powered by mail.de - MEHR SICHERHEIT, SERIOSITÄT UND KOMFORT